Veža skenera a delo: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Chceli sme vytvoriť funkčný prototyp s použitím rôznych senzorov arduino, takže našou voľbou bolo vyvinúť vežu s delom, ktoré vystrelí guľku na objekt, ktorý skener zistil.

Fungovanie veže začína neustálym pohybom skenera po 180 stupňovej zákrute, keď niečo zistí, kanón sa pohybuje priamo v smere, na ktorý ukazuje skener, a používa dve tlačidlá, jedno na nakladanie a druhé na streľba, vystrelí guľka.

Na obrazovke tiež zobrazí detekované objekty prostredníctvom radarového rozhrania.

Projekt Jaume Guardiolu a Damià Cusího

Krok 1: Potrebný materiál

KONŠTRUKČNÉ MATERIÁLY:

- 1x DIN A4 metakrylát 0, 4 mm list.

- 1x drevený plech 0, 3 mm Rozmery: 600 mm x 300 mm.

- 1x záves

- Horúce lepidlo.

- Epoxidové dvojzložkové lepidlo.

- Super lepidlo.

- Drevený blok.

- Elastický pás.

- tuba na pero.

- Malá šnúrka.

ELEKTRONICKÉ MATERIÁLY:

- 3x servomotor MMSV001. (https://www.ondaradio.es/Catalogo-Detalle/3034/rob…

- 1x ultrazvukový senzor priblíženia HC-SR04. (https://www.amazon.es/ELEGOO-Ultrasonidos-Distanci…

- 1x arduino nano.

- Pripojovací vodič (podľa možnosti červený, čierny a biely).

- Cín.

- Zvárač.

Krok 2: Dizajn

Návrhy vonkajšieho dizajnu veže boli urobené na Autocad. Tento súbor ukazuje všetky diely potrebné pre externú zostavu, ktorá bude pokrývať mechanizmus dela a radaru.

Krok 3: Drevený plech rezaný laserom

So súborom Autocad sme schopní laserom rezať tvary pre lepšiu presnosť a celkovo lepší vzhľad, ale je možné ich tiež ručne extrahovať z meraní.

Krok 4: Úvod do montáže

Naše delo bude rozdelené do dvoch hlavných štruktúr. Vo vnútri všetkých servomotorov, pripojení a dosky arduino Nano bude základňa. potom je tu pohybujúce sa delo na vrchu, ktoré drží vo vnútri ďalší servomotor a strelecký mechanizmus.

V tomto kroku pristúpime k zostaveniu základne, ako je znázornené na fotografii, je možné použiť horúce lepidlo alebo epoxidové lepidlo. Otvor v strede je navrhnutý tak, aby udržal servo, ktoré bude pohybovať delom (môže byť vložené z hornej strany) a pod neho (ideálne koaxiálne) namontujeme servo, ktoré bude pohybovať ultrazvukovým senzorom.

Krok 5: Návrh kanónu

Na konštrukciu dela sme použili niekoľko drevených kúskov dreva a niekoľko metakrylátových laserom rezaných dielov. Tu nájdete aj kresbu Autocad.

Na zostavenie sme použili horúce lepidlo a výstuhy krycej pásky, ale dajú sa navzájom zlepiť akýmkoľvek spôsobom.

Kanónová trubica je obyčajná tuba na pero a munícia bude obyčajná airsoftová munícia. Tiež bude použitý elastický pás na udržanie požadovaného napätia pre mechanizmus strieľania a šnúrka na vytiahnutie strelca hore, keď je potrebné vykonať prebíjanie.

Všetky merania na výkrese sú v milimetroch; hrot kanónu je zdvihnutý o 3 mm, pretože tak strela vždy zostane na jej konci a je možné z nej strieľať zozadu. Na konci bolo tiež pridané malé množstvo lepidla, aby strela zostala vo vnútri, ale zároveň ju nechal strelec zasiahnuť.

Servo v hornej časti dela je mechanizmus na uvoľnenie a nabitie strelca, k servu je pripevnená páka, ktorá v horizontálnej polohe bude zasahovať do dráhy strelca a držať ho na polceste tak, aby zasiahla guľku, a keď sa zdvihne, Pridajte trochu napätia do mechanizmu streľby a uvoľnite kontakt s ním pri približne 30 stupňoch, nechajte ho sledovať svoju dráhu a strieľať (pozri obrázok vyššie). Na nabitie budete musieť mechanizmus vytiahnuť späť za 30 -stupňový bod pomocou pripevnenej šnúrky a potom stlačiť tlačidlo nabíjania, ktoré vráti servo späť do pôvodnej horizontálnej polohy a udrží strelca na mieste, kým nebude potrebovať byť znova zastrelený.

Poznámka: montáž a konštrukcia dela bez presných nástrojov je druh pokusu a omylu, kým zistíte, ako docieliť, aby všetko interagovalo tak, ako potrebuje, môže to chvíľu trvať. Pri jeho montáži je potrebný proces jemného doladenia. Dôrazne odporúčame postaviť kanónové a radarové štruktúry, keď je všetko prepojené a pracuje na správnom zarovnaní všetkých polôh.

Krok 6: Pripojenia Arduino

Toto je schéma pripojenia arduino. V zásade existujú 3 servá, z ktorých každé je pripojené k zemi, 5V a kolíky 9, 10 a 11 zodpovedajúcim spôsobom (9 pohybuje radarom, 10 pohybuje delom, 11 pohybuje páčkou nabíjania) a potom snímač priblíženia je viazaný na kolíky 2 a 3. Zapnuté na vrchole sú dve tlačidlá viazané na kolíky 4 a 5; tí sa nabijú a vystrelia. Toto (obrázok vyššie) je použitá schéma pripojenia.

Krok 7: Kód

Väčšina kódu týkajúceho sa radarového rozhrania, či už na procesore alebo na Arduine, je referencovaná a extrahovaná z externých zdrojov. Našou prácou bolo prispôsobiť kód tak, aby zodpovedajúcim spôsobom pohyboval všetkými časťami kanónu tak, aby zameral určitý objekt na navrhnutý rozsah. Všetok kód je zahrnutý v súboroch arduino a Processing vyššie, tu je niekoľko vecí, ktoré je potrebné vziať do úvahy:

Arduino kód:

- Do funkcie aimobject () je riadok: if (objekt v> 10) {kde hodnota 10 definuje „rozsah“detekcie. Ak je hodnota znížená, kanón bude mieriť na menšie objekty, ale bude tiež ľahko ovplyvnený hlukom, ak je hodnota väčšia, detekuje iba väčšie objekty, ale mierenie bude presnejšie pre tie väčšie.

- Do funkcie aimobject () je ďalší riadok:

if (lastdistance <5) {

….

ak (posledná vzdialenosť <45) {

toto definuje aktívnu vzdialenosť mierenia, môžete definovať minimálnu a maximálnu vzdialenosť (v centimetroch), v ktorej bude delo mieriť na predmet. Predmety vzdialené viac ako 45 cm považujeme pomocou ultrazvukového senzora za takmer nezistiteľné, ale je to na kvalite zostavy vášho vlastného systému.

Kód spracovania:

- Neodporúčame meniť kód rozlíšenia spracovania, poškodí celé rozhranie a bude ťažké ho opraviť.

- V nastavení spracovania je parameter, ktorý je potrebné nahradiť. (okolo riadku 68).

myPort = nový sériový port (tento, „COM9“, 9600);

COM9 musí byť nahradený číslom vášho portu arduino. príklad ("COM13"). Ak Arduino nebeží alebo port nie je správny, spracovanie sa nespustí.

- Zmenili sme niektoré parametre spracovania, aby zodpovedali potrebným vzdialenostiam a rozsahu, a okolo linky 176:

ak (vzdialenosť300) {

toto je výnimka, ktorá odstráni určitý hluk produkovaný našim ultrazvukovým senzorom, ktorý je možné vymazať v závislosti od čistoty signálu vašej konkrétnej jednotky alebo zmeniť na vymazanie iného rozsahu.

Krok 8: Inštalácia všetkého

Teraz, keď máme kód funkčný a „podzostavy“pripravené na montáž, pristúpime k pripevneniu dela k servu v strede základne; jedno zo servo príslušenstva musí byť prilepené k spodnej strane dela, ideálne k ťažisku, aby sa zabránilo prebytočným zotrvačným silám.

Ultrazvukový snímač namontujeme aj na tenký drevený remienok a jedno servo príslušenstvo, aby sa senzor stále mierne pohyboval pred základňou (vyrezané časti v prednej časti základne sú navrhnuté tak, aby umožnili snímaniu snímača 180 stupne). Možno bude potrebné trochu zdvihnúť servo, aby ste sa mohli postaviť na čokoľvek, čo máte k dispozícii.

Krok 9: Pokúsiť sa niečo natočiť

Teraz je načase skúsiť zistiť, či môžete niečo natočiť! Ak nemieri správne, pravdepodobne by ste mali kanón vytiahnuť a pokúsiť sa ho zarovnať so senzorom priblíženia. Je možné napísať malý program, ktorý ich obe uvedie do rovnakej polohy. Arduino kód na vyrovnanie motorov je pripojený k hornej časti tohto kroku.

(Rozsah pohybu našej zostavy je od 0 do 160 stupňov a odporúčame ho zachovať týmto spôsobom, kód spracovania je tiež prispôsobený na 160 stupňov, takže je sústredený na 80 °).

Tu si môžete stiahnuť priložené video, kde je zobrazený celý proces nabíjania, mierenia a streľby.

Krok 10: Reflexie

Od Jaumeho:

Rád by som uviedol, že robenie arduino projektu bolo zábavnejšie, ako sa očakávalo. Ukázalo sa, že Arduino je skutočne priateľská a ľahká platforma, na ktorej sa dá pracovať, a navyše je skutočne užitočné rýchlo vyskúšať nové nápady s malou až žiadnou infraštruktúrou.

Možnosť experimentovať s rôznymi senzormi a technológiami, s ktorými sme boli tak odpojení, bola skúsenosť s otváraním dverí, ktorá do našich projektov pridávala nový a bohatší obsah. Teraz vývoj elektronických produktov bude prinajmenšom menšou mentálnou bariérou.

Z hľadiska konštrukčného inžinierstva sa arduino osvedčil ako praktický a uskutočniteľný spôsob rýchlych prototypovacích myšlienok ďalej z formálneho hľadiska a viac z funkčného hľadiska; je tiež dosť cenovo dostupný, takže môže spoločnostiam ušetriť veľa peňazí a videli sme to pri našej návšteve spoločnosti HP.

Tímová práca bola pre nás tiež dôležitým bodom tohto projektu a posilnila, že dva skutočne odlišné zmýšľania sa môžu veľmi dobre dopĺňať, aby bol celkovo silnejší a úplnejší projekt.

Od Damia: Na konci tohto projektu mám niekoľko vecí, ktoré chcem komentovať a vysvetliť ako konečný záver. V prvom rade ďakujem za úplnú slobodu obsahu projektu, ktorý sme mali od začiatku, to nás spochybnilo zapnúť našu kreativitu a pokúsiť sa nájsť dobrý spôsob, ako implementovať mnohé veci, ktoré sa naučili v triede, do funkčného prototypu. Na druhom mieste vyjadrujem vďačnosť za účel tohto druhu projektov, myslím si, že sme v okamihu žije preto, aby sa naučil čo najviac vecí, pretože v jednej budúcnosti by sme mohli byť schopní uplatniť všetky znalosti. A ako som už spomenul, mali sme slobodu testovať s rôznymi druhmi technologických vecí, aby sme porozumeli ich základným funkciám a tomu, ako by to mohlo byť užitočné pri implementácii prototypu. Nakoniec by som chcel povedať, že ma urobila celá platforma Arduino uvedomte si nekonečné spôsoby jeho použitia a aké jednoduché (so základnými znalosťami) môžu byť.